JP2007333252A - ヒートポンプ式給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単に適温の水を得ることを可能としたヒートポンプ式給湯機を提供すること。
【解決手段】冷媒が循環されるヒートポンプサイクルＳで加熱された水を貯留する貯留タンク１３と，前記貯留タンク１３内に設けられ前記貯留タンク１３に貯留された水と前記貯留タンク外部から供給される冷媒との熱交換を行う熱交換器２１と，を備えたヒートポンプ式給湯機であって，前記貯留タンク１３の異なる高さ位置（例えば，上部，中央部より上部，中央部）に設けられ，前記熱交換器２１を取り付け得る複数の開口部１３−１（１３−１Ａ，１３−１Ｂ，１３−１Ｃ）を備えたヒートポンプ式給湯機。
【選択図】図２

Description

本発明は，ヒートポンプ式給湯機に関し，特に，貯留タンク内に熱交換器を備えたヒートポンプ式給湯機に関するものである。

従来の一般的なヒートポンプ式給湯機では，冷媒が循環されるヒートポンプサイクルで加熱された水を貯留する貯留タンク内に熱交換器が設けられることにより，前記貯留タンクに貯留された温水と前記貯留タンク外部から供給される熱交換対象流体との熱交換が行われている。これにより，例えば，特許文献１に記載のように，前記熱交換対象流体が風呂の水の場合，前記風呂の水の加熱或いは保温を行うことができる。
特開２００３−２１４７１１号公報

しかしながら，従来のヒートポンプ式給湯機では，前記貯留タンク内の熱交換器は，高温の水が貯留される上部に１つだけ固定されて設けられているので，前記熱交換器において，熱交換対象流体は，前記貯留タンク上部に貯留される高温の水としか熱交換できない。この場合，例えば中温や低温の水を用いる床暖房のブラインと熱交換させるためには，前記貯留タンク上部から取り出した高温の水のままでは熱すぎるので，これに冷水を加えるための設備や切り換え弁が必要であり，構造が複雑になるという問題があった。
従って，本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，貯留タンク内の異なる温度の水と熱交換可能な熱交換器を必要に応じて取り付け得るようにして，簡単に適温の水を得ることを可能としたヒートポンプ式給湯機を提供することにある。

上述のように，冷媒が循環されるヒートポンプサイクルで加熱された流体を貯留する貯留タンクと，前記貯留タンク内に設けられ前記貯留タンクに貯留された流体と前記貯留タンク外部から供給される熱交換対象流体との熱交換を行う熱交換器と，を備えた従来のヒートポンプ式給湯機では，前記熱交換器と熱交換するだけでは，適温の水を取り出すことができない場合があった。
そのため，本発明では，前記貯留タンクの異なる高さ位置に設けられ，前記熱交換器を取り付け得る複数の開口部を備えた取り付け手段が設けられている。
これにより，前記高さの異なる位置に設けられた前記開口部に熱交換器を必要に応じて取り付けることができるので，簡単に適温の水を得ることができる。
この場合，使われていない開口部を閉止するために，前記開口部を閉止する閉止手段を備えてなることが好ましい。
また，前記開口部が，前記貯留タンクから前記貯留タンク内の流体を排出する流体排出経路部材を取り付け得るものであることが考えられる。
前記流体排出経路部材が適度の高さ位置の開口部に取り付けられた場合，前記流体排出経路部材により前記貯留タンク内の任意の温度の水を取り出すことができる。
更に，前記開口部が，前記貯留タンク内の流体を加熱するヒータなどの加熱手段を取り付け得るものであることが考えられる。
前記加熱手段が取り付けられた場合，前記加熱手段により前記貯留タンクに貯留された適宜の高さ（すなわち適宜の温度部位）の水が加熱されるので，前記ヒートポンプサイクルを稼動させなくても，或いは前記ヒートポンプサイクルによる加熱と相まって前記貯留タンク内の水の温度を制御し，或いは低下を抑制することができる。

貯留タンク内の異なる温度の水と熱交換可能な熱交換器を必要に応じて取り付け得るので，簡単に適切な温度の流体を得ることができる。
また，開口部が複数設けられることにより，従来よりも前記貯留タンク内のメンテナンスが容易になるという副次的効果も期待し得る。

以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本実施の形態に係るヒートポンプ式給湯機Ｘの概略構成図，図２は貯留タンク１３の模式図，図３は閉止部材１３−２Ａに取り付けられた熱交換器２１Ａが，貯留タンク１３の開口部１３−１Ａに取り付けられた場合の模式図，図４は閉止部材１３−２Ａ，１３−２Ｂ，１３−２Ｃにそれぞれ取り付けられた熱交換器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃが，貯留タンク１３の開口部１３−１Ａ，１３−１Ｂ，１３−１Ｃにそれぞれ取り付けられた場合の模式図，図５は閉止部材１３−２Ｂに取り付けられたパイプ１３−３が，貯留タンク１３の開口部１３−１Ｂに取り付けられた場合の模式図である。
なお，図２，図３，図４，図５では，水配管１０の一部を省略している。

図１に示すように，ヒートポンプ式給湯機Ｘは，水配管１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ），給水口１１，減圧弁１２，貯留タンク１３，循環ポンプ１４，水熱交換器１５，逃がし弁１６，混合弁１７，給湯口１８，配管２０（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ），熱交換器２１（２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ），冷媒が循環されるヒートポンプサイクルＳなどを備えて構成されている。
前記水配管１０の水配管１０Ａは，前記給水口１１から供給される水を，前記減圧弁１２により減圧して，前記貯留タンク１３まで供給する流水経路である。
前記水配管１０の水配管１０Ｂは，前記貯留タンク１３に貯留された水を，前記循環ポンプ１４を経て前記水熱交換器１５まで供給し，前記水熱交換器１５により熱交換された水を，前記貯留タンク１３まで供給する流水経路である。
前記貯留タンク１３は，前記水熱交換器１５において前記ヒートポンプサイクルＳの後記の配管１を流れる冷媒との熱交換によって加熱された温水及び給水口１１から供給された水を貯留するタンクである。
前記貯留タンク１３には逃がし弁１６が設けられており，前記逃がし弁１６により，前記貯留タンク１３内の圧力が調整される。
前記ヒートポンプサイクルＳは，前記水熱交換器１５，冷媒が流れる経路である配管１，前記冷媒を膨張させる膨張器２，前記冷媒を室外の空気と熱交換させて吸熱させ気化させる室外空気熱交換器３，前記冷媒を圧縮する圧縮機４などを備えて構成されている。
前記配管１を流れる冷媒は，前記膨張器２により膨張され，前記室外空気熱交換器３により室外の空気と熱交換されて吸熱，気化し，前記圧縮機４により圧縮されて高温高圧となり，前記水熱交換器１５において，前記水配管１０Ｂを流れる水と熱交換される。
前記水熱交換器１５で熱交換された水は，前記貯留タンク１３に貯留される。前記貯留タンク１３の上部，すなわち高温水貯留部に貯留された高温の水は，前記水配管１０の水配管１０Ｃを流れて，前記混合弁１７により前記給水口１１から供給される水と混合されて，前記給湯口１８に供給される。
なお，前記貯留タンク１３に貯留される水は，前記貯留タンク１３の上部に貯留されている水ほど高温である。

ところで，従来のヒートポンプ式給湯機では，貯留タンク内の熱交換器が，高温の水が貯留される上部に１つだけ設けられていた。そのため，熱交換対象流体は，前記貯留タンク上部に設けられた熱交換器を介して上部に貯留される高温の水としか熱交換できず，中温などの適温の流体を得るためには，複雑な構成となってしまう欠点があった。
そのため，本実施の形態では，前記貯留タンク１３の異なる高さ位置に，前記熱交換器２１を取り付け得る複数の開口部１３−１を備えている。以下図２を参照して詳細に記す。

前記貯留タンク１３には，開口部１３−１が前記貯留タンク１３の異なる高さ位置に複数形成されている。一例として，図２に示すように，前記貯留タンク１３上部に開口部１３−１Ａ，前記貯留タンク１３の高さ位置が中央部より上部に開口部１３−１Ｂ，前記貯留タンク１３の高さ位置中央部に開口部１３−１Ｃが形成されている。前記開口部１３−１には，前記開口部１３−１を閉止する蓋などの閉止部材１３−２（１３−２Ａ，１３−２Ｂ，１３−２Ｃ）や，前記熱交換器２１などを取り付け可能な取り付け具（例えば，ビス孔，シール部材など）が設けられている。
ここで，前記開口部１３−１が，取り付け手段の一例に相当する。
また，前記閉止部材１３−２が，閉止手段の一例に相当する。
なお，前記開口部１３−１は，前記貯留タンク１３の異なる高さ位置に複数設けられるのであれば，前記位置と個数に限るものではない。

前記熱交換器２１は，前記貯留タンク１３の前記開口部１３−１に取り付け可能であり，前記開口部１３−１を覆うカバーなどの閉止部材１３−２に取り付けられ，前記貯留タンク１３外部から前記配管２０により供給された冷媒（熱交換対象流体の一例）を前記貯留タンク１３に貯留された水と熱交換させる。前記熱交換器２１の配管は前記閉止部材１３−２を貫通して前記配管２０に接続可能である。
例えば，図３に示すように，前記貯留タンク１３の最上部に取り付けられる前記熱交換器２１Ａは，前記開口部１３−１Ａに取り付けられている。前記熱交換器２１Ａでは，一例として，浴槽から前記配管２０Ａを流れて供給された水（以下，風呂の水と称する）と，前記貯留タンク１３内上部に貯留された高温の水との熱交換が行われる。前記熱交換器２１Ａにより熱交換された風呂の水は，前記配管２０Ａを流れて，浴槽に供給される。これにより，前記風呂の水は，加熱或いは保温される。
図３に示すように，前記開口部１３−１Ａにだけ前記熱交換器２１Ａが取り付けられ，他の開口部１３−１Ｂや１３−１Ｃには前記熱交換器２１が取り付けられない場合は，前記開口部１３−１Ｂ及び１３−１Ｃには，前記閉止部材１３−２Ｂと１３−２Ｃとがそれぞれ取り付けられて，前記開口部１３−１Ｂ及び１３−１Ｃから前記貯留タンク１３に貯留された水が流出しないように閉止される。

前記開口部１３−１Ｂや１３−１Ｃには，必要に応じて，前記熱交換器２１が取り付けられる。
例えば，図４に示すように，前記開口部１３−１Ｂには熱交換器２１Ｂを，前記開口部１３−１Ｃには熱交換器２１Ｃを取り付けることができる。
一例として，前記熱交換器２１Ｂには，床暖房ユニットに用いられる冷媒が流れる配管２０Ｂが接続されている。前記熱交換器２１Ｂにより前記床暖房ユニット用冷媒と前記貯留タンク１３に貯留された水との熱交換が行われる。
前記熱交換器２１Ｂが取り付けられた開口部１３−１Ｂは，前記熱交換器２１Ａが取り付けられた開口部１３−１Ａよりも，前記貯留タンク１３の高さ位置が低い。そのため，前記熱交換器２１Ｂにおいて熱交換された流体は，前記熱交換器２１Ａにおいて熱交換された流体よりも，低い温度となる。
また，前記熱交換器２１Ｃには，乾燥ユニットに用いられる冷媒が流れる配管２０Ｃが接続されている。前記熱交換器２１Ｃにより前記乾燥ユニット用冷媒と前記貯留タンク１３に貯留された水との熱交換が行われる。
前記熱交換器２１Ｃが取り付けられた開口部１３−１Ｃは，前記熱交換器２１Ａが取り付けられた開口部１３−１Ａ及び前記熱交換器２１Ｂが取り付けられた開口部１３−１Ｂよりも，前記貯留タンク１３の高さ位置が低い。そのため，前記熱交換器２１Ｃにおいて熱交換された流体は，前記熱交換器２１Ａや前記熱交換器２１Ｂにおいて熱交換された流体よりも，さらに低い温度である。
このように，接続されるユニットの流体の使用温度を考慮して，高さ位置の異なる開口部１３−１に前記熱交換器２１を取り付ければ，前記熱交換器２１で熱交換された流体を適温になるまで冷やす設備を追加することなく，前記熱交換器２１において熱交換を行うだけで，適温の流体を得ることができる。
上述のような構成により，前記貯留タンク１３内の異なる温度の水と熱交換可能な熱交換器２１を必要に応じて取り付け得るので，簡単に適切な温度の流体を得ることができる。
また，メンテナンスを行う場合，前記複数の開口部１３−１から前記貯留タンク１３の内部を点検したり，清掃を行うことができるので，前記開口部１３−１が設けられない場合と比べてメンテナンスが容易となる。

なお，前記開口部１３−１は，前記貯留タンク１３から前記貯留タンク１３に貯留された水を取り出す（排出する）パイプ１３−３や，前記貯留タンク１３に貯留された水を温める（加熱する）電気ヒーターを取り付け可能とすることが考えられる。
前記パイプ１３−３は，前記開口部１３−１に取り付け可能であり，前記開口部１３−１を覆う閉止部材１３−２に取り付けられている。該パイプ１３−３は前記閉止部材１３−２を貫通して前記配管２０に接続可能である。
前記パイプ１３−３が，流体排出経路部材の一例に相当する。
図５に示すように，前記開口部１３−１Ｂに，前記パイプ１３−３が貫通して取り付けられた閉止部材１３−２Ｂを取り付ければ，前記貯留タンク１３の高さ位置中央部より上部に貯留された中温の水を直接取り出すことができる。例えば，前記パイプ１３−３を，冷媒ではなく水を循環させるタイプの床暖房ユニットに接続することによって，前記取り出した中温の水を床暖房に用いることができる。
これにより，前記貯留タンク１３に貯留された任意の温度の水を取り出すことができる。
また，前記開口部１３−１に前記電気ヒーターを取り付ければ，前記ヒートポンプサイクルＳによる貯湯処理を行わずに，或いは前記ヒートポンプサイクルＳによる加熱と相まって，前記貯留タンク１３に貯留された水を加熱することができる。
ここで，前記電気ヒーターが，加熱手段の一例に相当する。
これにより，前記ヒートポンプサイクルＳを稼動させなくても，或いは前記ヒートポンプサイクルＳによる加熱と相まって，前記貯留タンク１３に貯留された水の温度を制御し，或いは低下を抑制することができる。

本実施の形態に係るヒートポンプ式給湯機Ｘの概略構成図。 本実施の形態に係るヒートポンプ式給湯機Ｘの貯留タンク１３の模式図。 閉止部材１３−２Ａに取り付けられた熱交換器２１Ａが，貯留タンク１３の開口部１３−１Ａに取り付けられた場合の模式図。 閉止部材１３−２Ａ，１３−２Ｂ，１３−２Ｃにそれぞれ取り付けられた熱交換器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃが，貯留タンク１３の開口部１３−１Ａ，１３−１Ｂ，１３−１Ｃにそれぞれ取り付けられた場合の模式図。 閉止部材１３−２Ｂに取り付けられたパイプ１３−３が，貯留タンク１３の開口部１３−１Ｂに取り付けられた場合の模式図。

符号の説明

１，２０…配管
２…膨張器
３…室外空気熱交換器
４…圧縮機
１０…水配管
１１…給水口
１２…減圧弁
１３…貯留タンク
１３−１…開口部
１３−２…閉止部材
１３−３…パイプ
１４…循環ポンプ
１５…水熱交換器
１６…逃がし弁
１７…混合弁
１８…給湯口
２１…熱交換器

Claims (4)

1. 冷媒が循環されるヒートポンプサイクルで加熱された流体を貯留する貯留タンクと，前記貯留タンク内に設けられ前記貯留タンクに貯留された流体と前記貯留タンク外部から供給される熱交換対象流体との熱交換を行う熱交換器と，を備えたヒートポンプ式給湯機であって，
   前記貯留タンクの異なる高さ位置に設けられ，前記熱交換器を取り付け得る複数の開口部を備えた取り付け手段を具備してなることを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
2. 前記開口部を閉止する閉止手段を備えてなる請求項１に記載のヒートポンプ式給湯機。
3. 前記開口部が，前記貯留タンクから前記貯留タンク内の流体を排出する流体排出経路部材を取り付け得るものである請求項１又は２のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯機。
4. 前記開口部が，前記貯留タンク内の流体を加熱する加熱手段を取り付け得るものである請求項１〜３のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯機。

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